一种实时去雾、去霾、去沙尘的图像处理技术

2012年12月14日
富士通研究开发中心有限公司

北京，2012年12月14日 — 富士通研究开发中心有限公司^(注1)开发了一种高速去雾技术，可以快速对雾、霾、沙尘、以及大气污染所影响的图像进行处理，得到清晰的复原图像。 
　　此技术相对已有的技术，处理速度提高了100倍，在PC上使用软件可实时处理720×480大小的图像。同时，本技术具有低计算量和低内存需求的特征，可以将其实现在低复杂度的硬件上，并将此硬件和监控摄像头融为一体。

【 开发背景 】

近年来，为了给人们提供更加安全安心的生活环境，很多地方设置了监控摄像头。在室外设置的摄像头会受各种自然环境变化的影响，很难保持稳定的可视性。特别是在大雾、沙尘、以及大气污染的情况下，会出现长时间画面模糊，无法看见车和行人的通行状况以及无法阅读车牌号等问题。

【 课题 】

针对有雾情况下提高可视性的技术主要有以下两种：

1. （雾修正）对有雾图像整体进行亮度和对比度调节

• 处理速度很快，但质量不高。

2. （去雾）推测每一个像素点的雾浓度，将雾去除

• 画面质量会变好，但是处理速度慢。

本次开发的技术是基于去雾方式的。去雾理论基本的思想是，“有雾图像=清晰图像+雾的浓度”。也就是说，有雾图像就是被雾污染的清晰图像，将推测出来浓度的雾去除掉，就会得到清晰的图像。

基于去雾方式的技术，为了得到高画质的图像，需要对每一个像素求最优值，因此需要大尺寸的复杂滤波器。因为计算复杂度比较高，使用软件计算比较慢，而使用硬件的话，计算复杂和内存需求又会很高。因此本课题研究的是在维持高性能的前提下，降低处理复杂度和内存消耗。

图1．去雾技术的原理图

【 我们开发的技术 】

下面是图像去雾的流程图：

其中，透射图变换在现有技术里是特别费时的一个步骤。针对此，我们开发了快速去雾算法：

• 快速去雾算法

从输入图像生成2种简单变换图（Coarse/Fine），并组合使用这两种变换图进行局部滤波操作，以实现高速高画质的去雾算法。

我们基于以下来估计大气光：

• 雾和霾的颜色具有一致性，很少发生偏色。而自然界物体的颜色大多数不一样，有其自身的特性。

• 雾的颜色特性是，背景的最远处认为是雾最浓的部分，而一致性保持的最好的地方就是天空。

图2．估算大气光

图3．透射图变换

【 效果 】

(1) 软件实现高品质实时处理

(2) 处理结果

【 今后的工作 】

我们将对开发的算法进行现场测试和改良，目标是在2013年实用化。同时，我们也将考虑使用硬件来实现，并与监控摄像头及车载摄像头进行可能的融合，以实现更广泛的应用环境。

http://www.fujitsu.com/cn/frdc/news/20121214.html